Из древесины можно создать прочный и экологически чистый материал, который может стать отличной и безопасной альтернативой пластику. Однако до сих пор приходилось жертвовать разлагаемостью материала ради его прочности. Исследователи из Университета Кеннесоу предложили принципиально новый подход, благодаря которому можно получить прозрачную древесину, которая будет не только более экологичной, но даже сможет проводить электричество.
Руководитель исследования, профессор химии Бхарат Баруа, заинтересовался разработкой инновационного материала благодаря своему хобби — обработке дерева. Он заметил, что существующие технологии создания прозрачной древесины предполагают использование эпоксидных смол, которые, по сути, являются пластиком. В поисках более экологичного решения Баруа вспомнил, как в индийском штате Ассам, где он провел свое детство, строители веками использовали уникальный строительный материал из смеси песка, клейкого риса и яичного белка. Ученый предположил, что такие же компоненты могут укрепить прозрачную древесину, не лишая ее при этом естественной способности к разложению.
Процесс создания нового материала начинается с удаления из древесины двух ее ключевых компонентов — лигнина и гемицеллюлозы. В эксперименте Баруа использовал вакуумную камеру, сульфит натрия и гидроксид натрия — так удавалось удалить лигнин и сделать древесину полупрозрачной. В результате остается пористая, похожая на бумагу, целлюлоза. После этого поры ее заполняются смесью яичного белка, рисового экстракта и диэтилентриамина, которые придают новому материалу жесткость и прозрачность. Исследователи подчеркивают, что используют химикаты в небольших количествах, и они не представляют угрозы для окружающей среды.
В результате удалось получить прочные и гибкие, прозрачные деревянные пластины. Для проверки возможностей нового материала, ученые установили его в качестве окна в маленьком домике для птиц. Эксперимент показал, что при замене стекла прозрачной древесине температура внутри конструкции оставалась на 5−6 ℃ ниже, чем при использовании обычного стекла. Это значит, что новый материал можно использовать в качестве энергоэффективного заменителя стеклянных окон.
Но ученые пошли дальше. Они добавили в прозрачную древесину серебряную нанопроволоку, что сделало новый материал проницаемым для электричества. Это открывает совершенно новые возможности — от использования в носимых датчиках до создания прозрачных электропроводящих покрытий для солнечных батарей. Правда, такая нанопроволока не разлагаются естественных условиях, поэтому исследователи в перспективе планируют заменить ее графеном, чтобы сохранить экологичность материала.
Хотя прозрачность древесины пока что требует доработки, Бхарат Баруа доволен первыми результатами. Новая технология может изменить будущее строительных материалов и электроники, предлагая прочный, экологичный и энергоэффективный заменитель пластика и стекла.
Ранее ученые создали «лабораторную смолу»: узнайте, зачем она нужна.
